Acta Botanica Mexicana 127: e1602 | 2020 | 10.21829/abm127.2020.1602 1

Artículo de investigación

Diversidad de hongos micorrizógenos arbusculares en plantaciones de café (Coffea arabica) del volcán Tacaná,

Chiapas, México

Arbuscular mycorrhizal fungi diversity in coffee (Coffea arabica) plantations on the Tacaná volcano, Chiapas,

Mexico

Vincenzo Bertolini1, 5 , Noé Manuel Montaño2, 5 , Blanca Larissa Salazar-Ortuño2 , Eduardo Chimal-Sánchez2, 3 , Lucía Varela2, 4

Resumen:Antecedentes y Objetivos: El café genera importantes ingresos en el mundo y en particular en Chiapas, México. Sin embargo, su producción podría mejorarse usando hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) en lugar de sustituir una especie de cafeto por otra, como ocurre en México. En este trabajo se estimó la diversidad de HMA en plantaciones de Coffea arabica y su relación con el suelo en el volcán Tacaná, en la región del Soconusco, Chiapas. Métodos: Se recolectó suelo rizosférico en cinco plantaciones (Peloponeso, Montecristo, Chiquihuites, Finca Perú-París y Barrio Nuevo) de C. arabica. Las espo-ras de HMA fueron extraídas por tamizado húmedo y decantación, y montadas en alcohol polivinílico en lactoglicerol, con y sin reactivo Melzer. Las morfoespe-cies de HMA fueron identificadas por morfología de las esporas y su abundancia, riqueza y diversidad estimadas y asociadas con algunas propiedades edáficas.Resultados clave: Se registraron 10 géneros y 27 morfoespecies de HMA. La abundancia varió de 55 a 198 esporas en 100 g de suelo. Ambispora reticulata fue un nuevo registro para Chiapas y México. Acaulospora fue el género más frecuente y rico en morfoespecies. Chiquihuites destacó por tener más riqueza, diversidad y equitatividad de morfoespecies de HMA, explicadas principalmente por los bajos niveles de materia orgánica y PO4

-3 en el suelo. En las otras plantaciones la riqueza y diversidad de HMA dependió de la acidez como controlador del PO4

-3 disponible en el suelo. Coffea arabica presentó similar riqueza y distinta composición de HMA que C. canephora, comparado con un estudio previo realizado en C. canephora.Conclusiones: Coffea arabica favorece la riqueza de HMA en comparación con C. canephora. La disponibilidad del PO4

-3 y la acidez del suelo podrían regular la diversidad de los HMA en C. arabica, así como favorecer la presencia de HMA específicos en estas condiciones edáficas. Las especies de Acaulospora y los géneros sólo registrados en C. arabica podrían conformar biofertilizantes para su cultivo en el Soconusco, Chiapas, México.Palabras clave: acidez edáfica, Ambispora reticulata, cafeticultura, Glomeromycota, micorriza arbuscular, región del Soconusco.

Abstract:Background and Aims: Coffee is generating important incomes in the world, and particularly in Chiapas, Mexico. However, its production could be increased using arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), without the need to substitute one type of coffee for another, as occurs in Mexico. This study estimated the diversity of AMF morphospecies in Coffea arabica plantations and examined its relationship with soil properties on the Tacaná volcano in the Soconusco region, Chiapas.Methods: Rhizospheric soil samples were collected in five plantations (Peloponeso, Montecristo, Chiquihuites, Finca Perú-París, and Barrio Nuevo) of C. arabi-ca. AMF spores were extracted by wet sieving and decantation, and were mounted on slides with polyvinyl alcohol in lactoglycerol, with or without Melzer’s reagent. AMF morphospecies were identified by morphology of the spores, and their abundance, richness, and diversity were estimated and associated to some soil properties. Key results: A total of 10 genera and 27 morphospecies of AMF were recorded, and the abundance of AMF varied from 55 to 198 spores per 100 g of dry soil. Ambispora reticulata was a new record for Chiapas and Mexico. Acaulospora had the highest frequency and species richness. Chiquihuites had especially high-er richness and diversity of AMF morphospecies with high abundances presumably associated to low levels of organic matter and PO4

-3 in the soil. In the other plantations, richness and diversity of AMF morphospecies depended on soil acidity as driver of PO4

-3availability. Coffea arabica and C. canephora had similar richness, but different composition of AMF, comparing these results with a study on C. canephora.Conclusions: Coffea arabica favors the AMF richness compared to C. canephora. The PO4

-3 availability and soil acidity together could regulate AMF diversity in C. arabica, favoring specific AMF in theses edaphic conditions. Acaulospora species and those genera only registered in C. arabica could be used as biofertilizers for its cultivation in Soconusco, Chiapas, Mexico.Key words: arbuscular mycorrhiza, Ambispora reticulata, coffee growing, edaphic acidity, Glomeromycota, Soconusco region.

1El Colegio de la Frontera Sur, Unidad Tapachula, Ca-rretera antiguo aeropuerto km 2.5, 30700 Tapachula, Chiapas, México.2Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, De-partamento de Biología, División de Ciencias Biológicas y de la Salud, 09340 Cd. Mx., México. 3Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Estudios Superiores Zaragoza, Carrera de Biología, 09230 Cd. Mx., México.4Investigadora Independiente, Av. Paseos del Bosque 156, 53297 Naucalpan, Estado de México, México.5Autores para la correspondencia: vin.bertolini@gmail.

com, nmma@xanum.uam.mx

Recibido: 15 de agosto de 2019.Revisado: 9 de septiembre de 2019.Aceptado por Marie-Stéphanie Samain: 25 de noviem-bre de 2019.Publicado Primero en línea: 5 de febrero de 2020.Publicado: Acta Botanica Mexicana 127 (2020).

Citar como:Bertolini, V., N. M. Montaño, B. L. Salazar-Ortuño, E. Chimal-Sánchez y L. Varela. 2020. Diversidad de hon-gos micorrizógenos arbusculares en plantaciones de café (Coffea arabica) del volcán Tacaná, Chiapas, México. Acta Botanica Mexicana 127: e1602. DOI: 10.21829/abm127.2020.1602

Este es un artículo de acceso abierto bajo la licencia Creative Commons 4.0 Atribución-No

Comercial (CC BY-NC 4.0 International). e-ISSN: 2448-7589

Bertolini et al.: Hongos micorrizógenos arbusculares en plantaciones de café

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Introducción

El consumo del café en los últimos años se ha incremen-tado en el mundo (Quintero-Rizzuto y Rosales, 2014). No obstante, México ha perdido su posición mercantil. En 1990, las exportaciones mexicanas fueron del orden de 220,980 toneladas año-1, las cuales en 2016 fueron supera-das por Brasil con 1,016,160 toneladas año-1, Colombia con 836,640 toneladas año-1, Indonesia con 414,180 toneladas año-1 y Costa de Marfil con 256,980 toneladas año-1 (ICO, 2018). Asimismo, otros países como los Estados Unidos de América, China e Italia están también incursionando en la producción de café como resultado de nuevos cultivares y la visión futurista de algunos emprendedores (Ayala, 2017; Heinze, 2018; Laiacona, 2018).

En México, la producción del grano de café se con-centra mayormente en los estados de Chiapas, Veracruz y Puebla (Flores, 2015). En Chiapas el cultivo del cafeto es fundamental para la economía de la población indígena y campesina (Anta Fonseca, 2006; Mariscal, 2011) y éste estado ha sido pionero en cafeticultura orgánica (Barrera y Parra, 2000). En particular, en la región del Soconusco, Chiapas, el cultivo del cafeto es uno de los más importan-tes. Sin embargo, enfrenta plagas como la roya (Hemileia vastatrix Berk. & Broome) y la broca (Hypothenemus ham-pei Ferrari) (DGSV-CNRF, 2015), además de que muchas ve-ces crece en suelos con elevada acidez y baja disponibilidad de fósforo que también limitan su producción (FAO, 2015).

El costo de la producción de café de altura también se ha incrementado, debido a que los problemas fitopato-lógicos en el cafeto son cada vez más frecuentes y obligan a los productores a cambiar sus plantaciones de la especie arábica (Coffea arabica L.) por la especie robusta (Coffea canephora L.) (Bertolini et al., 2018), que es menos sus-ceptible y más productiva. No obstante, el cultivo del café arábica bajo un manejo orgánico podría reducir la pérdida de la producción por problemas fitopatológicos, sobre todo si este manejo agronómico se combina con el uso de inó-culos microbianos nativos que coadyuven al desarrollo de los cafetos, como es el caso de los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) (Dobo et al., 2018; Herrera et al., 2019; Prates et al., 2019). Estos hongos pertenecen al phylum Glomeromycota y se asocian con más de 80% de las plan-tas formando la micorriza arbuscular en las raíces (Smith

y Read, 2008). En esta asociación, los hongos reciben de la planta hospedera hidratos de carbono y un hábitat para completar su ciclo de vida, al mismo tiempo que contribu-yen a mejorar el estado nutrimental y la hidratación de su hospedero, además de protegerlo de fitopatógenos (Smith y Read, 2008; Cuenca, 2015). Posada et al. (2016) indican que los cafetales con policultivo o árboles de sombra alber-gan más diversidad de HMA que los bosques nativos, repor-tando hasta 79 especies de estos hongos en plantaciones de C. arabica en Veracruz, México. Asimismo, hay evidencia de que los HMA favorecen el desarrollo y rendimiento del cultivo del cafeto en términos de un mayor crecimiento y mejor estado nutrimental de las plantas (Vaast et al., 1997; de Almeida et al., 2003; Adriano Anaya et al., 2011; Trejo et al., 2011; Perea-Rojas et al., 2019). No obstante, su efecti-vidad depende de la composición del inóculo micorrízico y de su compatibilidad con el hospedero (Van der Heijden y Sanders, 2002; Trejo et al., 2011). Además, el tipo de mane-jo agronómico puede modificar la riqueza y composición de HMA (Arias et al., 2012; Dobo et al., 2018) en conjunto con las características edáficas propias de cada sitio donde se localiza la plantación (de Beenhouwer et al., 2015; Posada et al., 2016; Prates et al., 2019). De esta manera, se espera-ría que distintas plantaciones de café podrían albergar una comunidad de HMA diferente en su rizosfera, dependiendo de la especie de café cultivada y también de la fertilidad del suelo donde se desarrollan.

En la región cafetalera del Soconusco, Chiapas, Méxi-co, se conoce muy poco acerca de los simbiontes del cafeto. Recientemente, Bertolini et al. (2018) realizaron un estudio sobre las comunidades de HMA en plantaciones de café robusta (Coffea canephora), documentando 20 morfoespe-cies incluyendo cinco nuevos registros de HMA asociados a su rizósfera, y cuya composición específica está ligada a la acidez y disponibilidad de fósforo en el suelo. No obs-tante, es también critico documentar la interacción de la especie arábica con los HMA como un primer paso explora-torio para detectar cuales especies pudieran ser aisladas y a futuro empleadas como biofertilizantes, y que permitan a las plantaciones arábicas subsistir en la cafeticultura del So-conusco, debido a su alto valor económico y cultural. Ade-más, el conocimiento y empleo de HMA nativos resultarían cruciales para la conservación de la biodiversidad del suelo

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y podrían garantizar con mayor probabilidad la efectividad de los HMA en el desarrollo de los cafetos (Adriano-Anaya et al., 2011). Por lo tanto, los objetivos de este trabajo fue-ron: 1) estimar la diversidad de morfoespecies de HMA en el suelo rizosférico de C. arabica, y 2) examinar su relación con las características edáficas en plantaciones ubicadas en las faldas del volcán Tacaná en el Soconusco, Chiapas, Mé-xico.

Materiales y Métodos

Las plantaciones cafetaleras elegidas para este estudio están en las proximidades del volcán Tacaná, en la región del Soco-nusco, al sur de Chiapas, México. El volcán Tacaná se ubica en-

tre los límites de México y Guatemala entre los 15°07'48''N y 92°06'45''O, y en el territorio mexicano está al noroeste de Tapachula, Chiapas (Fig. 1). En las faldas del volcán, donde se ubica el área de este estudio, los tipos de vegetación originales son el bosque mesófilo de montaña y la selva alta perennifo-lia; ambos han sido transformados para el cultivo del cafeto y en menor grado para agricultura y potreros (Martínez-Camilo y Martínez-Meléndez, 2010). El suelo es de origen volcánico con elevada concentración de hierro y aluminio, así como alta fijación de fosfatos; se clasifica como Andosol úmbrico (WRB, 2014). El clima es templado húmedo con abundantes lluvias en verano y hasta 3640 mm de precipitación anual y una tem-peratura media anual de 20.7 °C (SMN, 2019).

Figura 1: Ubicación geográfica de los sitios de recolecta del suelo en los municipios Cacahoatán y Tapachula, Chiapas, México, en donde se localizan las cinco plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná. Plantaciones examinadas: P=Peloponeso (15°8'44.4''N, 92°14'50.7''O altitud 1648 m s.n.m.); M=Montecristo (15°5'37.2''N, 92°7'28.2''O, altitud 1752 m s.n.m.); Ch=Chiquihuites (15°5'35.4''N, 92°5'47.3''O, altitud 2004 m s.n.m.); FPP=Finca Perú-París (15°8'3.6''N, 92°16'0.9''O, altitud 1059 m s.n.m.); BN=Barrio Nuevo (15°4'33.8''N, 92°6'27''O, altitud 1434 m s.n.m.).

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Entre los meses de octubre y noviembre de 2017, se recolectaron muestras de suelo rizosférico asociado a plan-tas de cafeto de altura (Coffea arabica), en cinco diferentes plantaciones cafetaleras en los municipios Cacahoatán y Ta-pachula: Peloponeso, Montecristo, Chiquihuites, Finca Pe-rú-París y Barrio Nuevo; todas localizadas en las faldas del volcán Tacaná en altitudes de entre 1000 y 1800 m s.n.m. (Fig. 1). En cada plantación se recolectaron tres muestras simples de suelo de aproximadamente 300 g cada una, ob-tenidas al pie de tres diferentes cafetos a una profundidad de 20 cm y a una distancia aproximada de 400 m entre sí. Con el propósito de registrar abundante esporulación, el muestreo se llevó a cabo durante el periodo de más esca-sa precipitación, que corresponde al trimestre de octubre-diciembre, previo a la etapa productiva del cafeto (SMN, 2019). El manejo de los cafetales de donde se recolectaron las muestras es de bajo recurso tecnológico, con régimen de sombra parcial realizada a través de podas a los árbo-les de sombra (Inga spp.), sin fertilización, sin deshierbes, sin aplicación de agroquímicos y en donde, de acuerdo con Moguel y Toledo (1999), se producen en promedio 1000 kg de café por año. Estas características fueron cruciales para que el suelo fuese lo más conservado posible, garantizando en condiciones de campo la presencia de HMA nativos.

Las esporas de HMA se extrajeron con la técnica de ta-mizado húmedo y decantación (Gerdemann y Nicolson, 1963) modificada por Brundrett et al. (1996), usando 100 g de suelo por cada muestra. Las esporas fueron separadas del ma-terial mineral y orgánico del suelo por medio de agitación mecánica seguida de centrifugación (Uco, Mod. 8724E, New Jersey, EUA) a 2500 r.p.m. (revoluciones por minuto) en agua, una segunda centrifugación a 1200 r.p.m. en una solución de sacarosa a 60% y decantación en un tamiz con malla de 44 µm. Cada extracción se puso en una caja de Petri dividida en cuadrantes (0.5 × 0.5 cm) para aislar las esporas de HMA, considerando sólo aquellas con conteni-do y coloración homogénea. Las esporas se observaron en un estereomicroscopio (AmScope, SM-1BN-64S, California, EUA) y fueron agrupadas por color, forma y tamaño. La abundancia de las esporas de HMA se determinó median-te conteo directo. Las esporas se colocaron en preparacio-nes permanentes, usando alcohol polivinílico lactoglicerol (PVLG) y PVLG más reactivo de Melzer (1:1, v/v (volumen/

volumen)) como líquidos de montaje, según lo recomen-dado por la International Culture Collection of (Vesicular) Arbuscular Mycorrhizal Fungi (INVAM, 2018).

Las preparaciones permanentes de las esporas de HMA se observaron en un microscopio óptico (Olympus BX51, Tokyo, Japón) equipado con luz polarizada e ilumi-nación Nomarski, para examinar y contrastar las capas que componen su pared y así determinar tamaño, consistencia, arreglo, reacción al reactivo de Melzer, presencia de orna-mentaciones, escudos de germinación y tipo de hifa. Estas características morfológicas fueron la base para la deter-minación taxonómica de los HMA, considerando las des-cripciones especializadas de las especies reportadas a nivel mundial en el sitio web http://www.amf-phylogeny.com/ (Schüβler, 2018) y en la International Culture Collection of (Vesicular) Arbuscular Mycorrhizal Fungi (INVAM, 2018). Para la nomenclatura taxonómica se siguió la propuesta de Schüßler y Walker (2010). Las preparaciones están resguar-dadas en el Laboratorio de Biosistemática de Leguminosas, Departamento de Biología, Universidad Autónoma Metro-politana-Iztapalapa.

La abundancia se determinó contando el total de es-poras de HMA en 100 g de suelo y la riqueza de morfoes-pecies como el número de especies de HMA observadas, esto para cada plantación. La diversidad se estimó con dos índices: 1) el de Shannon-Wiener (H’) mediante la fórmula: H’=-Σρi × ln ρi; en donde Σ es la sumatoria de ρi, que corres-ponde a la abundancia relativa de cada especie (ρi=número de esporas de la especie i entre la abundancia total de es-poras) y ln es el logaritmo natural y 2) el de Simpson (λ) que se calculó como: λ=Σρi2; en donde ρi es la abundancia proporcional de cada especie. La comparación de la com-posición de morfoespecies de HMA entre plantaciones se hizo con el índice de similitud de Bray-Curtis, que indica el reemplazo de especies entre comunidades y considera la abundancia relativa de las especies (Moreno, 2001).

El ambiente edáfico se caracterizó mediante el aná-lisis físico y químico de las muestras de suelo provenientes de las cinco plantaciones cafetaleras en estudio. Los análisis se llevaron a cabo en el Laboratorio Institucional Acredita-do, de Análisis de Suelos y Plantas de ECOSUR (El Colegio de la Frontera Sur), San Cristóbal, Chiapas siguiendo la NOM-012-SEMARNAT-2000 (SEMARNAT, 2002). El pH activo del

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suelo se determinó con un potenciómetro equipado con un electrodo Orion StarA111 (Texas, EUA), en una suspensión de suelo: agua destilada en proporción 1:2 (p/v). La conductivi-dad eléctrica (CE) se determinó por extracto de saturación y filtración al vacío de una pasta de suelo saturada con agua des-tilada y se midió con un conductímetro Orion StarA212 (Texas, EUA). La materia orgánica del suelo (MOS) se cuantificó por el procedimiento de Walkley y Black (1934) y a partir de ésta se estimó el carbono orgánico del suelo (COS). El nitrógeno total (Nt) se determinó con una digestión ácida semi-micro de Kjeldahl (Bremmer y Mulvaney, 1982), seguida de un aná-lisis colorimétrico en un auto-analizador Braun+Luiebbe III, (Frankfurt, Alemania; Technicon, 1977). Se obtuvo el cociente carbono-nitrogeno (C:N) dividiendo la concentración de COS entre la del Nt. El fósforo disponible (PO4

-3) del suelo se extrajo con NaHCO3 (pH=8.5) y se determinó de acuerdo con Olsen et al. (1954). La textura del suelo se determinó con el hidrómetro de Bouyoucos Gilson, SA-2 (Ohio, EUA; Bouyoucos, 1962) y la capacidad de intercambio catiónico (CIC) por el método del acetato de amonio (Rhoades, 1982). Todos los datos fueron expresados en peso seco de suelo.

Un análisis de varianza (ANOVA) seguido de una prueba de medias Tukey se utilizó para detectar diferencias

en abundancia de esporas, riqueza y diversidad de mor-foespecies y propiedades del suelo entre las plantaciones. Previo al ANOVA se verificó que los datos cumplieran los supuestos de la distribución normal y, en su caso, estos se ajustaron mediante transformaciones logarítmicas (Sokal y Rohlf, 1995). La significancia del dendograma de similitud se determinó mediante un ANOSIM (análisis de similitud) para comparar la composición de especies de HMA entre las plantaciones. La relación entre los HMA y las propie-dades del suelo fue explorada con un análisis de corres-pondencia canónica (ACC). Los análisis se realizaron con el programa PAST v. 3.25 (Hammer et al., 2001) y XLSTAT v. 2018.7 (Addinsoft, 2018) y en todos los casos una p≤0.05 fue considerada como significativa.

Resultados

Las plantaciones de café Barrio Nuevo y Peloponeso re-gistraron la mayor abundancia de HMA en 100 g de suelo seco, con valores promedio de 198 y 126 esporas, respec-tivamente; mientras que Chiquihuites y Finca Perú-París tuvieron valores intermedios de 104 y 76 esporas, respec-tivamente. La plantación Montecristo registró la menor abundancia con 55 esporas (Fig. 2A).

Figura 2: Abundancia, riqueza y diversidad de hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) en cinco diferentes plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná, Chiapas, México. Las barras son promedios (± error estándar) seguidos de letras distintas son estadísticamente diferentes entre plantaciones (Tukey=p≤0.05). Nivel de significancia: *p≤0.01, **p≤0.001, ***p≤0.0001.

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Cuadro 1: Presencia-ausencia de morfoespecies de hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) en cinco diferentes plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná, y en plantaciones de café robusta, en la región del Soconusco, Chiapas, México. *Datos obtenidos de Bertolini et al. (2018). A Nuevo registro para Chiapas y México.

Especies de HMAPlantaciones de café arábica (C. arabica L.)

Plantaciones de café robusta* (C. canephora L.)

Peloponeso Montecristo Chiquihuites Finca Perú-París Barrio NuevoAcaulospora denticulata Sieverd. & S.

Torox x

Acaulospora excavata Ingleby & C. Walker

x x x

Acaulospora foveata Trappe & Janos, x x xAcaulospora mellea Spain & N.C.

Schenckx x x x x x

Acaulospora rehmii Sieverd. & S. Toro x x

Acaulospora scrobiculata Trappe x xAcaulospora spinosa C. Walker &

Trappex x x

Acaulospora sp. 1 x x x xAcaulospora sp. 2 (tipo

entrophosporoide)x x x

Acaulospora sp. 3 “laberintos” x x

Ambispora appendicula C. Walker xAAmbispora reticulata Oehl & Sieverd x x xClaroideoglomus claroideum C. Walker

& Schuesslerx x x x

Entrophospora infrequens R.N. Ames & R.W. Schneid

x

Funneliformis geosporum C. Walker & Schuessler

x x

Funneliformis mosseae C. Walker & Schuessler

x

Gigaspora gigantea Gerd. & Trappe, x x

Glomus macrocarpum Tul. & C. Tul. x x xGlomus trufemii B.T. Goto, G.A. Silva

& Oehlx x x x

Las plantaciones con la mayor riqueza de morfoespe-cies, tanto promedio como observada, fueron Barrio Nuevo y Chiquihuites seguidas por Finca Perú-París; mientras que Peloponeso y Montecristo presentaron los valores más ba-jos (Cuadro 1; Fig. 2B). Las plantaciones con los índices de Shannon-Wiener más altos fueron Chiquihuites, seguida de Barrio Nuevo y la Finca Perú-París; mientras que Pelopone-so y Montecristo registraron los menores índices de diversi-dad (Fig. 2C). En contraste, el índice de diversidad de Simp-son mostró un patrón opuesto al de Shannon-Wiener, en donde las plantaciones Peloponeso y Montecristo tuvieron los mayores valores y la plantación Chiquihuites registró el menor valor del índice de Simpson (Fig. 2D).

El análisis morfológico convencional de las esporas de HMA reveló la presencia de 27 morfoespecies de HMA pertenecientes a 10 géneros. Del total de morfoespecies detectadas, 19 se identificaron a nivel de especie y ocho a nivel de género (Cuadro 1; Fig. 3). El género con mayor número de morfoespecies fue Acaulospora Trappe & Gerd. (10), seguido de Glomus Tul. & C. Tul. (4), mientras que en los demás géneros se registraron entre una y tres morfoes-pecies. Las morfoespecies exclusivas de alguna de las plan-taciones fueron: Acaulospora scrobiculata Trappe, Funneli-formis mosseae C. Walker & Schuessler, Sclerocystis sp., S. taiwanensis C.G. Wu & Z.C. Chen, Scutellospora calospora C. Walker & F.E. Sanders y un Glomeral (Glomus sp. 1) no

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Glomus sp. 1 “tinción rojiza” x xGlomus sp. 2 “ornamentado con

espinas” (Glomeral)x

Sclerocystis sinuosa Gerd. & B.K. Bakshi x x xSclerocystis taiwanensis C.G. Wu & Z.C.

Chenx x

Sclerocystis sp. xScutellospora calospora C. Walker &

F.E. Sandersx

Scutellospora sp. “capa interna rosa” en Melzer

x x

Paraglomus sp. x xRiqueza de morfoespecies por sitio

7 7 15 11 16

Riqueza total de morfoespecies 27 20

Morfoespecies compartidas (arábica vs. robusta)

9

Cuadro 1: Continuación.

identificado (Cuadro 1). Cabe resaltar que Ambispora reti-culata Oehl & Sieverd corresponde a un nuevo registro para México y para el estado de Chiapas (Fig. 3I). La composición de morfoespecies de HMA (diversidad β) mostró que los suelos de las plantaciones forman tres grupos en función de su similitud en composición de morfoespecies, el prime-ro corresponde a las plantaciones de Barrio Nuevo y Pelo-poneso con 74% de similitud, el segundo a Montecristo y Finca Perú-París con 56% y el tercero a Chiquihuites, la cual difirió en 94 y 96% en su composición de HMA de los otros dos grupos, respectivamente (Fig. 4).

El suelo de los cafetales estudiados tiene un pH áci-do, varió entre plantaciones de 5.3 a 6.6. Montecristo fue la plantación con el pH más ácido y Barrio Nuevo la que re-gistró el pH menos ácido, mientras que el suelo en las otras tres plantaciones tuvo un pH similar y con valores interme-dios con respecto a Montecristo y Barrio Nuevo. La conduc-tividad eléctrica del suelo fue muy baja y no difirió entre las plantaciones (Cuadro 2). Las plantaciones Peloponeso y Ba-rrio Nuevo registraron los valores más altos de MOS, COS, Nt, relación C:N y CIC; mientras que Montecristo, Chiqui-huites y Finca Perú-París registraron los valores más bajos sin diferencias significativas entre estas plantaciones (Cua-

dro 2). En contraste, la concentración de PO4-3 en el suelo

de las plantaciones Peloponeso y Finca Perú-París, seguidas de la plantación Barrio Nuevo, fue mayor que la registrada en el suelo de las plantaciones Montecristo y Chiquihuites (Cuadro 2). El suelo en todas las plantaciones tiene textura franca arenosa con un componente arenoso importante, con la particularidad de que el suelo en la Finca Perú-París y en dos sitios de Montecristo registró mayor cantidad de arena y arcilla en relación con el limo y con el suelo de las otras plantaciones (Cuadro 2).

El ACC, cuyos ejes principales explicaron 71.5% de la varianza total (Fig. 5), ordenó la riqueza observada y el índi-ce de Shannon-Wiener de diversidad de morfoespecies en la plantación Chiquihuites con base en el PO4

-3, en donde ambas correlacionaron negativamente con este nutriente, al mismo tiempo que el PO4

-3 tuvo correspondencia positiva con el índice de Simpson. Por su parte, la abundancia de esporas se relacionó positivamente con la CIC, Nt y COS en las plantaciones Barrio Nuevo y Peloponeso y en uno de los sitios de la plantación Montecristo. En contraste, la abun-dancia de esporas de HMA en la plantación Finca Perú-París correlacionó negativamente con el PO4

-3 y los porcentajes de arena y arcilla del suelo (Fig. 5). Asimismo, con respecto

Especies de HMAPlantaciones de café arábica (C. arabica L.)

Plantaciones de café robusta* (C. canephora L.)

Peloponeso Montecristo Chiquihuites Finca Perú-París Barrio Nuevo

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Figura 3: Composición de morfoespecies de hongos micorrizógenos arbusculares en cinco diferentes plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná, Chiapas, México: A. Acaulospora denticulata Sieverd. & S. Toro; B. A. excavata Ingleby & C. Walker; C. A. foveata Trappe & Janos; D. A. mellea Spain & N.C. Schenck; E. A. rehmii Sieverd. & S. Toro; F. A. spinosa C. Walker & Trappe; G. A. scrobiculata Trappe; H. Ambispora appendicula C. Walker; I. A. reticulata Oehl & Sieverd; J. Entrophospora infrequens R.N. Ames & R. W. Schneid; K. Claroideoglomus claroideum C. Walker & Schuessler; L. Funneliformis mosseae C. Walker & Schuessler; M. F. geosporum C. Walker & Schuessler; N. Gigaspora gigantea Gerd. & Trappe; Ñ. Glomus macrocarpum Tul. & C. Tul.; O. G. trufemii B. T. Goto, G. A. Silva & Oehl; P. Sclerocystis sinuosa Gerd. & B. K. Bakshi, detalle de las esporas con peridio; Q. S. taiwanensis C. G. Wu & Z. C. Chen, detalle de las esporas agrupadas en forma radial; R. Scutellospora calospora C. Walker & F.E. Sanders; S. Glomus sp. 1; T. Glomus sp. 2 (Glomeral); U. Acaulospora sp. 2; V. Acaulospora sp. 1; W. Scutellospora sp.

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Figura 4: Similitud (índice Bray-Curtis) en la composición de especies (diversidad beta) de hongos micorrizógenos arbusculares entre cinco diferentes plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná, Chiapas, México.

Plantaciones de café (Coffea arabica L.)

Peloponeso Montecristo Chiquihuites Finca Perú-París Barrio Nuevo

PropiedadesANOVA F

pH (H20) 5.7(0.2)b 5.3(0.04)c 6.1(0.2)b 5.8(0.2)b 6.6(0.3)a 1.3*

C.E. (dS m-2) 0.1(0.001)a 0.1(0.003)a 0.03(0.01)a 0.02(0.001)a 0.1(0.02)a 0.07ns

MOS (%) 16.4(2.1)a 5.0(1.5)b 5.8(2.4)b 4.0(1.3)b 16.2(0.3)a 2.7**

COS (%) 8.8(1.1)a 2.7(0.8)b 3.1(1.3)b 2.2(0.7)b 8.8(0.1)a 3.4**

Nt (%) 0.8(0.1)a 0.3(0.05)b 0.4(0.1)b 0.3(0.01)b 0.8(0.01)a 2.9**

C:N 10.9(0.2)a 8.5(1.3)b 7.7 (2.1)b 7.5(1.6)b 10.9(0.4)a 3.6***

PO4-3

(mg kg-1) 18.1(9.7)a 5.3(0.5)c 6.2(0.4)c 18.4(4.1)a 10.2(0.01)b 4.3***

CIC (Cmol kg-1) 39.8(3.9)a 17.4(2.6)b 18.5(2.9)b 16.7(2.4)b 41.3(0.1)a 4.5**

Arena (%) 57.6(7.3)b 62.6(1.2)b 61.6(0.8)b 68.6(1.2)a 58.6(2.1)b 7.2**

Arcilla (%) 7.5(1.1)ab 6.7(0.7)b 6.4(0.8)b 9.4(1.2)a 8.7(0.7)a 6.1*

Limo (%) 35(7.3)a 30.7(0.7)a 32(0.02)a 22(1.2)b 32.7(1.3)a 5.3*

Clase textural Franco Arenoso

Cuadro 2: Propiedades edáficas de cinco diferentes plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná, Chiapas, México. C.E.=Conductividad eléctrica, MOS=materia orgánica del suelo, COS=carbono orgánico del suelo, Nt=nitrógeno total, CIC=capacidad de intercambio catiónico, PO4

-3=fósforo disponible (Olsen). Promedios (± error estándar) seguidos de letras distintas son estadísticamente diferentes entre plantaciones (Tukey=p≤0.05). Nivel de significancia: ns=no significativo, *p≤0.01, **p≤0.001, ***p≤0.0001.

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a la composición de HMA, el ACC indicó que algunos HMA ocurren en plantaciones con suelo arenoso, otros en plan-taciones con suelo ácido y con baja disponibilidad de fósfo-ro, y otros producen abundantes esporas en suelo con más COS, Nt y CIC (Fig. 5).

Discusión

La riqueza de 27 morfoespecies de HMA, reportada de ma-nera global en este estudio para las cinco plantaciones de cafetos examinadas, fue mayor que la registrada en otras plantaciones de café como las ubicadas en Maasai Mara (15 spp.) en Kenya (Muchane et al., 2012), y menor que en otros sistemas cafetaleros como el de C. arabica (79 spp.) en Ve-racruz, México (Posada et al., 2016) y Araponga (42 spp.), Minas Gerais, Brasil (Prates et al., 2019). No obstante, la ri-queza de morfoespecies está cercana al promedio reportado en plantaciones de café de la región de Sidama (28 spp.) al sureste de Etiopia (Dobo et al., 2018) y en algunas localiza-das en Chiapas, México, con hasta 20 spp. registradas en café robusta (Bertolini et al., 2018). Esta amplia variación en la riqueza de especies de HMA en sistemas cafetaleros revela una compleja interacción entre las comunidades de HMA, los cafetos y las plantas nativas creciendo en las plantaciones como hospederos potenciales y, probablemente, entre las características climáticas y edáficas de cada región.

Como se ha reportado en otros estudios, los géneros Acaulospora y Glomus y algunas de sus especies son los que más frecuentemente han sido observados en las plantacio-nes de café (Mathimaran et al., 2007; Arias et al. 2012; Po-sada et al., 2016; Bertolini et al., 2018, Dobo et al., 2018; Herrera et al., 2019). Especies del género Acaulospora y en segundo o tercer lugar de Glomus, podrían esporular más en suelos ácidos a neutros con pHs entre 5.4 y 7.0 (Aguilera et al., 2015), lo cual coincide con los intervalos de pH detecta-dos en los suelos de las cinco plantaciones aquí estudiadas y con lo señalado previamente en suelos con plantaciones de robusta (C. canephora) en la región del Soconusco, Chiapas, México (Bertolini et al., 2018). La abundancia de especies de Acaulospora en todas las plantaciones estudiadas con-firma la importancia de este género en suelos ácidos, por lo que las especies registradas de dicho género podrían ser un componente esencial en la elaboración de biofertilizantes para plantaciones de C. arabica creciendo en estos suelos.

Ambispora C. Walker, Vestberg & Schuessler fue uno de los géneros de HMA que menos morfoespecies aportó a la riqueza global registrada para las cinco plantaciones; sin embargo, Ambispora reticulata representó un nuevo re-gistro para el estado de Chiapas y para México. Esta espe-cie fue reportada por primera vez de los Alpes suizos y los Andes chilenos, frecuentemente entre los 1000 y 2100 m s.n.m., se caracteriza por formar esporas acaulosporoides, de 87-131 μm × 125-150 μm de diámetro, las cuales están constituidas por tres paredes: i) la externa de color amari-llo-marrón a marrón con tres capas, ii) la intermedia con dos capas hialinas y iii) la interna con dos o tres capas hia-linas. En Ambispora reticulata la primera capa de la pared intermedia de las esporas tiene una superficie ornamen-tada reticulada, que consiste de depresiones irregulares de forma triagonal a octagonal (generalmente tetragonal a hexagonal), de 3-7.5(-10) μm de amplitud y 0.5-2.5 μm de profundidad (Oehl et al., 2012). Estos elementos mor-fológicos sugieren que A. reticulata es un registro nuevo que se suma a los cinco previamente reportados en plan-taciones cafetaleras del Soconusco (Bertolini et al., 2018) y que contribuye a incrementar de 149 a 150 las especies de Glomeromycota conocidas en México (Chimal-Sánchez et al., 2020; Varela et al., 2019), representando 47.7% de las especies reportadas en el mundo.

La comunidad de HMA difirió entre las cinco plan-taciones de C. arabica examinadas. La plantación Chiqui-huites destacó por presentar mayor riqueza y diversidad de morfoespecies de HMA y por favorecer una abundancia de esporas intermedia y la equitatividad en términos de las morfoespecies. Asimismo, esta plantación difirió completa-mente de las demás en su composición de HMA. Esto pudo deberse a que el suelo de esta plantación presentó bajos niveles de MOS, COS, CIC, C:N y PO4

-3, lo cual pudo favore-cer a los HMA. Varios estudios muestran que las plantas en general (Smith et al., 2011), incluyendo las de café (Trejo et al., 2011; Perea-Rojas et al., 2019) requieren establecer una simbiosis funcional con los HMA cuando la disponibi-lidad de fósforo es reducida, ya que la micorriza arbuscu-lar facilita el acceso de las raíces de la planta hospedera a nutrientes con poca movilidad en el suelo (Smith y Read, 2008; Cuenca, 2015), o bien cuando ocurre una baja tasa de mineralización de P debida a una reducida cantidad o ca-

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lidad de MOS que aporte este nutriente (Bünemann et al., 2011). Esto contrasta con lo detectado en las plantaciones Montecristo y Finca Perú-París, las cuales comparten una composición de HMA similar, pero registraron los valores más bajos de riqueza y diversidad de morfoespecies, a pe-sar de tener también suelos con bajos niveles de MOS, COS, C:N, CIC y PO4

-3, que al parecer sólo favorecen la esporula-ción de algunas morfoespecies de HMA. No obstante, los suelos de las plantaciones Montecristo y Finca Perú-París también tienen un pH más ácido que el suelo de Chiquihui-tes, lo cual sugiere que el nivel de acidez podría ser un fac-tor importante que, al controlar la disponibilidad de P, a su vez determina en conjunto con este nutriente, la dinámica de la comunidad de los HMA, como se había sugerido pre-viamente para la región cafetalera del Soconusco (Bertolini et al., 2018).

Asimismo, otra evidencia que apoya la hipótesis de una posible interacción entre la acidez y la disponibilidad de P en el suelo como regulador de las comunidades de HMA, es que la plantación Barrio Nuevo tuvo altos niveles de MOS, COS, C:N, CIC y PO4

-3, pero sólo la abundancia de esporas y la riqueza de morfoespecies de HMA respondieron a la variación en estos recursos del suelo, y no así la diversidad de HMA. Esta respues-ta en las comunidades micorrízicas ocurrió con los valores de pH menos ácidos con respecto a las otras plantaciones, lo que sugiere que hay más P disponible, debido a que, en condicio-nes de menor acidez, la fijación química del PO4

-3 al aluminio y hierro es menor y, por lo tanto, su disponibilidad se ve favo-recida y en consecuencia esto reduce la diversidad de HMA (Bünemann et al., 2011; Aguilera et al., 2015).

La composición de HMA fue otro aspecto muy distin-to entre las plantaciones examinadas; Chiquihuites fue la

Figura 5: Análisis de correspondencia canónica (ACC) que muestra la relación entre las comunidades de hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) y las propiedades edáficas de cinco diferentes plantaciones de café (Coffea arabica L.) cultivadas en los alrededores del volcán Tacaná, Chiapas, México. Abundancia de esporas (Abund Espo), Riqueza de especies (Riq Obs spp), índices de diversidad Shannon-Wiener (Diver Sh-Wie) y Simpson (Div Simpson).

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que tuvo menor similitud con las otras cuatro plantaciones, mientras que Montecristo con Finca Perú-París y Pelopone-so con Barrio Nuevo fueron muy similares en su composi-ción de morfoespecies (Figs. 4, 5). Vaast et al. (1997) indican que algunas especies de HMA tienen una mejor respuesta a determinados niveles de P disponible que otras, debido a su diferente habilidad para capturar este nutriente del sue-lo. Así, la relación positiva entre algunas especies de HMA, particularmente del género Acaulospora, con el pH del sue-lo, a la vez que el PO4

-3 y el pH correlacionaron negativa-mente, y la relación positiva entre otras morfoespecies de HMA con la CIC, el Nt y el COS, sugieren que estas propieda-des edáficas, particularmente la disponibilidad del fósforo y la acidez del suelo, podrían promover el recambio de las especies de HMA en las plantaciones de cafeto en la región del Soconusco. Así, una manera en que los HMA respon-den a estos mecanismos biogeoquímicos de limitación de fósforo en el suelo y aseguran una simbiosis funcional con los cafetos para lograr suplir las necesidades nutricionales de estas plantas hospederas (Perea-Rojas et al., 2019), po-dría ser a través de modificar su composición de especies. Estos efectos promotores de la diversidad beta con valores de hasta 73% entre las comunidades de HMA en función de la disponibilidad de P han sido documentados en diferentes comunidades de plantas y contextos ambientales (Posada et al., 2016; Dobo et al., 2018). Sin embargo, este estudio es el primero en registrarlo en plantaciones de C. arabica y el segundo en sugerirlo, después de Bertolini et al. (2018), como un efecto combinado de la disponibilidad de fósforo y la acidez del suelo en los cafetales del Soconusco.

En comparación con otro estudio realizado en la región del Soconusco (Bertolini et al., 2018), la composi-ción de morfoespecies de HMA en las cinco plantaciones cercanas al volcán Tacaná, en esta misma región, indica que C. arabica alberga una mayor riqueza de HMA que C. canephora (27 vs. 20 spp.) y que estas especies de cafeto presentan una distinta composición de morfoespecies de HMA (Cuadro 1). Así, Coffea arabica contiene géneros y morfoespecies de HMA que no fueron registrados en las plantaciones de C. canephora. Entre estos géneros están Ambispora, Claroideoglomus C. Walker & Schuessler, En-trophospora R.N. Ames & R.W. Schneid., Funneliformis C. Walker & Schuessler y Paraglomus J.B. Morton & D. Rede-

cker. Asimismo, especies como Acaulospora denticulata y Glomus macrocarpum también corresponden a especies hasta ahora únicamente registradas en C. arabica en esta región (Cuadro 1). Varios de estos taxa han sido reportados en otras plantaciones de C. arabica establecidas en Méxi-co (Veracruz) y en Colombia, entre ellos Ambispora, cuya presencia también se atribuye a la acidez de suelo (Posada et al., 2016; Herrera et al., 2019). Además, los reportes en plantaciones de C. arabica establecidas en otras regiones del mundo indican una mayor riqueza de especies que la registrada en la presente investigación (más de 33 y hasta 81 spp.) y una composición que incluye géneros no detecta-dos en la región del Soconusco (Arias et al., 2012; Posada et al., 2016; Prates et al., 2019). Este estudio, en conjunto con otros realizados en plantaciones de C. arabica, sugiere que esta especie de cafeto promueve la riqueza de morfoespe-cies de HMA con una composición de morfoespecies distin-ta a la registrada en C. canephora, por lo que la sustitución de C. arabica por C. canephora podría estar modificando la diversidad de los HMA en la región del Soconusco. No obstante, se requiere incrementar esfuerzo de muestreo y el uso de metodologías más sensibles para la detección de todas las especies de HMA, ya que no se descarta la po-sibilidad de que las morfoespecies identificadas de HMA puedan estar subestimadas por la dificultad de caracterizar aquellas no esporulantes, en latencia o dependientes de la fenología del cafeto o de las características edáficas de la localidad donde se ubica cada plantación. El uso de herra-mientas moleculares es una necesidad a futuro, ya que se ha observado que la diversidad de HMA varía en función de si es evaluada por métodos moleculares o morfológicos (Prates et al., 2019).

En conclusión, este estudio reporta 27 morfoespecies de HMA en plantaciones de C. arabica en los alrededores del volcán Tacaná y sugiere que esta especie de cafeto fa-vorece la diversidad de HMA en comparación con las plan-taciones de robusta (C. canephora) establecidas también en la región del Soconusco. Asimismo, la disponibilidad del fósforo, ligada a la acidez del suelo, podría estar regulando las comunidades de HMA en el suelo de las plantaciones de C. arabica, lo que coincide con lo reportado en otras planta-ciones de café. Bajo estas condiciones podría haber nuevos registros de especies, como en el caso de Ambispora reti-

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culata aquí reportada, así como HMA específicos para los niveles de PO4

-3 y acidez de estos suelos. Los HMA podrían pertenecer al género Acaulospora que son frecuentes en estos suelos o a géneros probablemente exclusivos de plan-taciones de C. arabica, los cuales deberían ser examinados en cuanto a su compatibilidad funcional con esta especie de cafeto, con la finalidad de asegurar sus beneficios como biofertilizantes en la cafeticultura orgánica al promover el desarrollo y rendimiento de los cafetos en las faldas del volcán Tacaná en la región del Soconusco, Chiapas, México. Esto recientemente se reportó experimentalmente en C. arabica L. cultivar garnica (Instituto Mexicano del Café) en Veracruz, donde un consorcio de tres especies de Acaulos-pora y dos de hongos solubilizadores de fosfatos favorece el crecimiento y nutrición de esta variedad de café (Perea-Rojas et al., 2019).

Contribución de autores

VB conformó el estudio, realizó el diseño experimental, la colecta y los análisis de suelo. NMM aportó los insumos de laboratorio. BLSO extrajo, contabilizó y fotografió las espo-ras haciendo una primera identificación morfológica de los HMA. ECS y LV identificaron y validaron taxonómicamen-te las morfoespecies de HMA. NMM, ECS y VB analizaron los datos. NMM escribió una primera versión del artículo, todos los autores contribuyeron a la revisión, discusión y aprobación del manuscrito final.

Financiamiento

Este estudio fue apoyado por El Instituto del Café del es-tado de Chiapas, México, mediante el proyecto “Diseño, equipamiento y puesta en marcha de un Centro Estatal de Innovación y Transferencia Tecnológica para el Desarrollo de la Cafeticultura Chiapaneca (FOMIX#249930)”, y El Cole-gio de la Frontera Sur, México, mediante el proyecto mul-tidisciplinario y transversal “Innovación socio-ambiental en zonas Cafetaleras para la Reducción de la Vulnerabilidad (MT#1106311262)”.

Agradecimientos

A Rosalva García-Sánchez (FES-Zaragoza, UNAM) por su apoyo con el equipo de microscopia con el que se obtuvie-ron las fotografía de los HMA. LV agradece a la UAM-Izta-

palapa por otorgarle en 2017 la Cátedra Divisional “Ramón Riba y Nava Esparza”. A todos los dueños de las parcelas de cafetal que amablemente dieron su consentimiento para la recolecta de las muestras de suelo.

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